以某桥梁为例深入探讨钢桁梁H横梁制作工艺

周玲 孙国金

摘要：文章以某大桥为例，重点阐述了H型横梁制作工艺要点分析，并详细通过切割下料、反变形加工、H型组装、焊接前预热、焊接、焊后检测矫正、坡口加工、加劲肋组装和焊接、端头制孔、冲砂涂装等方面进行概述，而后又深入分析了如何控制焊接残余应力及如何保障焊接过程的质量，以期提高H横梁制作工艺。

关键词：钢桁梁桥；H横梁；制作工艺；探讨

1.工程概况

某大桥上部主桥结构形式为三跨连续钢桁梁桥，总长333.4m，桥梁设计宽度42m。主桥上部结构采用桁式腹板钢连续梁，腹板采用三角形腹杆体系，节间长度3m，一幅桥面宽20.25m，一幅桥设6片桁架，桥面系采用钢桥面板，每两片桁架下弦底板相连形成单幅三箱结构，单箱中心线处梁高由边跨及跨中的3.5m变化至墩顶的6m，底缘线型按照二次抛物线变化。

桥面横坡由顶板倾斜形成，钢桥面板采用u型加劲，悬臂处采用板式加劲；下弦底板不设横坡，水平设置，底板采用板式加劲。钢桁梁上弦采用箱形截面，上弦截面宽度800mm，中心处高766及834mm，上弦顶板厚20mm，上下弦腹板采用14mm、16mm及20mm三种板厚，上弦底板采用16mm及20mm两种板厚。下弦截面宽度800mm，高1000mm，下弦顶板厚20mm，下弦腹板采用14mm、16mm及20mm三种板厚，下弦底板采用20mm、28mm及36mm三种板厚。

腹杆除梁端支撑处设置竖杆，其余部位均为斜杆，墩顶部分腹杆采用箱型断面，梁端支撑处竖杆采用箱形断面，其余均采用H字型断面，腹杆顶、底板采用14mm、16mm及20mm三种板厚，腹杆腹板采用20mm及24mm两种板厚。

2.H型横梁制作工艺要点

2.1切割下料。腹板和翼缘板的切割采用精密数控切割机进行切割，切割后采用打磨机对切割面进行打靡，然后进行二次矫平，划出反变形压制位置线。腹板的下料切割和坡口开制精度是H形钢组装质量的保证，由于腹板与翼缘板之间的焊缝为全熔透焊缝，为防止由于组装间隙过大而造成的焊接收缩变形，腹板切割下料后采用刨边机对腹板二侧进行刨边加工，保证腹板的宽度和直线度。

2.2反变形加工。翼缘板的反变形设置也是H形钢加工的关键，反变形量的大小决定了H形钢的加工制造质量，如反变形量过大和过小，都将会造成大量的矫正工作，且对于厚板焊接H形钢其矫正难度也是非常之大，所以焊接反变形量必须根据实际的焊接方法、焊接顺序控制中得到，作为反变形的设置依据。

2.3H型组装。在完成该构件的结合后，需要做好两者之间的中心线与宽度线的定位同时，按照获取的定位数据，对H型杆件的拼接，而后，使其能够在拼装机上实现自动组装。对腹板坡口进行打磨处理是拼接之前需要完善的工作，该环节操作需要将金属光泽打磨出来。施工过程中，为了控制变形情况出现，要采取支撑的方式对其加强处理，并且对H型杆件的厚度进行设置。

2.4焊接前预热。厚板焊接H型钢拼装定位焊所采用的焊接材料须与正式焊缝的要求相同，定位焊接采用CO2气保护焊，定位焊需要预热，预热可以采用氧乙炔进行局部烘烤加热，定位焊接采用间断焊接，并按工艺要求进行定位。

2.5焊接。H形钢厚板的焊接是采用专用龙门埋弧自动焊焊机进行焊接，焊接顺序按照先焊大坡口后焊小坡口面的焊接顺序，由于钢板厚度较厚，在焊接过程中应使焊接尽量对称，需要通过不断的翻身焊接来控制焊接变形，同时在焊接过程中应控制加热温度和层间焊接温度，需随时用测温笔进行测量，并且在焊接过程中随时观测焊接变形方向，通过调整焊接顺序来控制焊接变形。

2.6焊后检测矫正。焊后完全冷却后进行焊缝的超声波检测，然后将H型钢放人专用的检测平台上进行检测和矫正。焊接H形钢焊后公差如表示。

2.7坡口加工。H型钢焊接矫正后，放在水平胎架上，以一端为正作端，在腹板上划出加劲肋和连接板的安装位置线，同时划出腹板二端高强度螺栓孔的定位中心线和另一端的余量切割线，然后切割端部的余量，同时切割上下翼缘板的现场焊接坡口。加劲肋的连接板划线时，应考虑加放适当的焊接收缩余量，余量按加劲肋的数量定，以防止加劲肋和连接板焊接后产生纵向收缩变形。由于部分焊接H型钢的板厚较厚，端面切割质量不易保证，必要时采用端铣机进行二端端面机加工，确保长度尺寸和端面质量。

2.8加劲肋组装和焊接。加劲肋和连接板的组装必须控制相对位置，同时控制焊接时的局部焊接变形。以腹板上划出的肋板安装位置线安装加劲肋和连接板，连接板安装前应先占孔，焊接时采用COz气保护焊进行对称焊接，焊后进行局部矫正。加劲肋的焊接应注意焊接顺序和控制焊接变形，焊接后应进行检测，超差必须进行矫正。

2.9端头制孔。在占孔时，需要使用数控机床对其处理，操作时，按照三维数控的应用条件，针对截面大的杆件处理使其能够满足孔洞的尺寸要求。对于不规则或截面太大无法采用数控机床占孑L时，应采用整体套模进行配占，以保证高强螺栓孔群的精度。占孔后，应去除孔边的毛刺以及有特殊要求时对螺孔的倒角处理。

2.10冲砂涂装。加工好的H形钢经检测合格后，送入冲砂间进行冲砂涂装，对于截面较小的H型钢采用H型钢专用冲砂流水线进行冲砂除锈，对重量较大且截面较大的构件进行手工冲砂，冲砂后送入涂装车间进行涂装并检测。

3.焊接残余应力控制

在焊接过程中，经常会出现瞬时应力，这些因素会影响残余变形的可能出现，这是一个必然的过程，故而需要采取措施对其进行控制。

3.1减小焊缝尺寸。导致焊接应力出现的条件在于外部加热循环产生的，因此，在实践过程，为了提高其质量需要深化设计过，要严格控制焊缝的尺寸，做好焊接缝隙的控制，保证焊接口的宽度适中。

3.2减小焊接拘束度。焊接应力随着拘束度的增加而增加的。因此，在操作时需要做好拘束度的控制，当构件要进行拼接时，需要做好焊接的管理，保证焊接组装的材料固定后方可焊接，且操作時需要严格的按照施工工艺的要求进行焊接，完成后方可进行构件拼接组装。

3.3采取合理的焊接顺序。焊接时需要按照以下原则进行：（1）在平台上，固定构件对其进行接缝处理，之后在对其垂直度处理，再者对其平面角处理。（2）按照焊缝的长度，在操作过程中，需要采用由中向外的方式逐渐焊接，对于构件平面来说，需要一一的对应每个节点逐渐焊接，并且保证焊接的牢固性。

4.结束语

钢桁梁桥由各个杆件拼装焊接组成，每个杆件都应该严格按照工艺流程、工艺要点进行加工制作，从每个工序进行严格控制精度、焊接质量、焊接变形等，确保每个杆件质量符合设计图纸及相关规范要求，才能确保每个节段到整个钢桁梁桥质量符合要求。

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